新顯微技術可實時觀測材料微觀結構變化 促進用于極端環境的高性能材料研發

美國北卡羅萊納州立大學研究人員開發出一種新顯微技術，能實時跟蹤1000℃高溫和2吉帕斯卡應力下金屬或其他材料微觀結構的變化情況。這一技術將有助于推動材料蠕變研究，促進用于極端環境的高性能材料研發。

任何固體材料在應力影響下，隨著時間推移都會出現緩慢但永久性的微小形變，這種現象被稱為蠕變。當材料長時間處于加熱狀態或高負載情況下，蠕變會變得更劇烈。對于新型高性能材料，尤其用于極端環境中的高性能材料研發來說，蠕變研究至關重要。

在新研究中，北卡羅萊納州立大學機械與航空航天工程教授艾福薩那·拉比率領研究團隊，在美國能源部和英國研究創新機構的支持下，開發出原位掃描電鏡(SEM)加熱加載裝置，可以實時觀測材料在高至1000℃的溫度和2吉帕斯卡的應力下所發生的微觀結構變化，如材料裂縫的形成和生長過程、材料失效過程中微結構變形的情況等，這對于了解材料在不同負載和溫度條件下的特性及其行為非常有價值。

研究團隊利用該裝置對709合金樣品在750℃下的“蠕變—疲勞”情況進行了測試，并在最新一期《材料科學與工程：A》雜志上發表論文介紹了相關測試結果。709合金耐高溫，耐腐蝕，是一種極具應用潛力的合金材料，可用于制造核電站的結構部件。

拉比指出，如果沒有新技術，要跟蹤709合金在“蠕變—疲勞”測試過程中微觀結構的演變并模擬其在核反應堆使用多年后的情況是不可能的。在提供卓越的觀測能力的同時，新技術還大大節省了評估材料性能所需的時間和材料數量，這對于新材料，尤其是被設計用于極端環境的高性能材料研發來說是一個重大進步。